“AÑO DEL BUEN SERVIVCIO AL CIUDADANO”
ALUMNO: GARAY NINANYA Bryan Dimmy
CURSO: FISICA I
INSTITUCIÓN:
“Universidad Continental de Ciencias e Ingenierías” CÓDIGO: 73077998
SECCIÓN: 2184-BHI
LABORATORIO N° 6 TRABAJO Y ENERGÍA I.
OBJETIVOS o
o
II.
Determinar el trabajo realizado en un móvil y el cambio en la energía cinética provocada por el móvil. Comprobar experimentalmente el teorema: trabajo y la variación en la energía cinética.
FUNDAMENTO TEORICO
W
Para un objeto con masa m¸ que experimenta una fuerza neta F net net en una distancia d es Fnet d paralela a la fuerza neta, la ecuación muestra el trabajo realizado, W.
Si el trabajo cambia la posición vertical del objeto, la energía potencial gravitatoria del objeto cambia. Sin embargo, si el trabajo sólo cambia la velocidad del objeto, la energía cinética del objeto, K E, cambia como se muestra en la segunda ecuación, donde W es el trabajo, vf es es la velocidad final del objeto y v i es la velocidad inicial del objeto.
Wneto KE KEf KEi
III.
1 2
mv f
2
1 2
2
mv i
MATERIAL DIDACTICO Para el desarrollo del tema, los alumnos utilizaran lo siguiente: 3.1 Instrumentos y/o equipos Xplorer GLX Sensor de Fuerza Sensor de Movimiento Carril de 1,5 m Carrito sin fricción 3.2 Materiales Balanza Digital. Cinta métrica.
IV.
TECNICA OPERATORIA / PROCEDIMIENTO / RECOLECCION DE DATOS / RESULTADOS Use un sensor de fuerza para medir la fuerza aplicada a un carro por una cuerda atada a una masa descendente. Utilice el sensor de movimiento para medir el movimiento del carro, ya que es tirado por la cuerda. Utilice el Xplorer GLX para grabar y mostrar la fuerza y el movimiento. Determine el trabajo realizado en el sistema y la energía cinética final del sistema. Comparar el trabajo realizado para la energía cinética final.
Procedimiento 1. Encienda el GLX y abra el archivo de configuración GLX titulado
work energy.
El archivo está configurado para medir la fuerza 50 veces por segundo (50 Hz) y medir el movimiento 20 veces por segundo (20 Hz). La pantalla de gráfico se abre co n una gráfica de
la posición (m) y tiempo (s). El archivo también tiene un segundo gráfico (Gráfico 2) de la Fuerza (N) frente a la posición (m). 2. Conecte el sensor de movimiento movimiento del puerto 1 en el GLX y conectar el sensor de fuerza en la puerta 2.
Montaje del Equipo
Registro de Datos NOTA: El procedimiento es más fácil si todo el grupo participa en la experiencia tanto en el manejo de los equipos como de la toma de datos con el GLX - Xplorer. 1. Arrastrar el carro lejos de la polea hasta que la masa que cuelga esté justo debajo de la polea 2. De soporte del cable del sensor de Fuerza para que el carro pueda moverse libremente. para comenzar el registro de datos. Suelte el carro para que se mueva hacia 3. Pulse Inicio
la polea 4. Pulse
para detener la grabación de datos justo antes de que el carro llegue a la polea
NOTA: No permitas que el carro golpee la polea.
Análisis Utilice la pantalla gráfica para examinar la Posición versus el tiempo y los datos de velocidad versus el tiempo. Utilice el segundo gráfico (Gráfico 2) para examinar la fuerza versus posición. Grabe la información de las dos tablas para el procesamiento de la información.
V.
INFORME El informe deberá consignar 1. Los dos gráficos, el primero: primero: fuerza versus posición y el segundo: velocidad velocidad versus tiempo 2. Con el primer gráfico determinar el trabajo neto (área bajo la gráfica). 3. Con el segundo gráfico y la masa determinada previamente, calcular el cambio de la energía cinética. 4. Dado que experimentalmente, los resultados no son iguales, determinar el porcentaje de error. (la diferencia de valores/trabajo)x100 5. Consignar una interpretación de los resultados.
VI.
CUESTIONARIO DE APLICACIÓN 1. Un cuerpo se desplaza 6 m al actuar sobre él una fuerza de 80 N. Calcula el trabajo realizado en los siguientes casos: a) Fuerza y desplazamiento tienen la misma direcció n y sentido.
W= F*d W=80*6=480J b) Fuerza y desplazamiento tienen la misma dirección y sentido contrario.
W=-F*d W=-80*6=-480J c)
Fuerza y desplazamiento son perpendiculares.
W=0
2. Calcula que trabajo puede realizar en dos horas un motor que tiene una potencia de 100 W.
2 horas = 7200 s Potencia = W/t
t*P=W 7200*100=W W = 720000 J
3. ¿A qué altura debemos elevar un cuerpo de 80 kg para que tenga una energía potencial que sea igual a la energía cinética que tiene otro cuerpo de 50 kg moviéndose a una velocidad de 10 m/s?
EPG=m*g*h
*Igualando las ecuaciones: ecuaciones: 80*9,8*h=0.5*50*100 2 h=318,88m
Ek=0,5*m*v2
4. Una piedra de 100 g de masa se lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad de 54 km/h. Si despreciamos todo tipo de rozamientos, calcula: a) Altura máxima que alcanza.
m = 100g=0,1Kg 100g=0,1Kg v = 54km/h = 15m/s
*Tomamos dos puntos. El punto A y B. EM A=EMB 0,5*0,1*152=0,1*9,8*H H=11,48m
b) Velocidad que tendrá a 8 m de altura.
0.5*m*V o2=m*g*h+0.5*m*Vf 2 0,5*0,1*15 2=-9,8*0,1*8+0 =-9,8*0,1*8+0,5*0,1* ,5*0,1* Vf 2 Vf =19,54m/s =19,54m/s
5. Una bomba de 1400 W de potencia extrae agua de un pozo de 25 m de profundidad a razón de 200 litros por minuto. Calcula: a) El trabajo realizado cada minuto.
W=m*g*h
1min=60s 200l=200kg H=25m
W=200*9,8*25 W=49000J
g=9,8m/s2 b) La potencia desarrollada por la bomba.
P=W/t P=49000/60 P=816,67 Watts c)
El rendimiento de la bomba.
n=(Putilizada/PMotor) *100 n= (816,67/1400) *100 n=58,33% 6. Si la potencia utilizada por un motor es de 5 000 W y su rendimiento es del 65 %, ¿cuál sería su potencia teórica? n=Pu/PT 0.65=5000/PT PT=7692,31 Watts
7. La cabina de un ascensor tiene una masa de 600 kg y transporta a 4 personas de 75 kg cada una. Si sube hasta una altura de 25 m en 2 minutos, calcula: a) El trabajo que realiza el ascensor. Peso=600*9,8+75*4*9,8
W=8820*25
Peso=8820N
W=220500J
b) La potencia media desarrollada expresada en kW y en C.V.
Potencia=W/t 2,5min=150s
P=220500/150 P=1,470kW P=1,971C. V
8. Un cuerpo cae por una montaña rusa desde un punto A situado a 50 m de altura con una velocidad de 5 m/s. Posteriormente pasa por otro punto B situado a 20 metros de altura. ¿Qué velocidad llevará al pasar por B?
EM A=EMB m*g*h1+0,5*m*Vo2=m*g*h2+0,5*m*V f 2 9,8*50+0.5*25=9,8*20+0,5*V f 2 Vf =24,76m/s =24,76m/s
9. Una grúa eleva un peso de 200 N desde el suelo hasta una altura de 10 m en 10 s. Halle la potencia desarrollada en kW.
W=200*10 W=2000J
Potencia=W/t P=2000/10 P=200=0.2kW
10. Desde una altura de 200 m se deja caer un objeto de 10 kg. a) ¿Cuánto valdrá la energía potencial en el punto más alto?
EPG=10*200*9,8=19,600J b) ¿Cuánto valdrá su energía cinética al llegar al suelo?
EK= EPG=19,600J c)
¿Con qué velocidad llegará al suelo?
10*200*9,8=0,5*10*Vf 2 Vf =62,61m/s =62,61m/s d) ¿Qué velocidad tendrá en el punto medio de su recorrido?
10*100*9,8=0,5*10*Vf 2 Vf =44,272 =44,272
VII.
BIBLIOGRAFIA ALVARENGA, Beatriz KRUGLAK K, H y MOORE J. MEINERS, SERWAY, R.A. WILSON, J.D.
“FISICA GENERAL” Edit. Harla, México D.F. 1981 “MATEMÁTICAS APLICADAS A CIENCIA Y TECNOLOGÍA”, Libros McGraw – Hill. Colombia 1972 “LABORATORY PHYSICS”. John Wiley & Sons N.Y. “FISICA” Edit Interamericana, México D.F. 1985 “FISICA CON APLICACIONES” Edit. Interamericana, México D.F. 1984
